相关外媒报道提到，在6月份公开表态“基于ARM自研Mac处理器”的美国苹果公司，不仅准备推出自研Mac CPU数据芯片，就连Mac GPU图形芯片也要进行配套研发！

另一边，援引市调机构CINNO Research数据显示“2020年第一季度中国市场超过高通骁龙芯片市场份额”的华为，旗下海思自研各类高端芯片，却面临着无法量产的风险…

华为研发能力这么强，为什么被芯片难住了？

华为在技术研发领域确实很强，旗下核心路由网络设备领先美国思科、蜂窝基站网络基建设施领先瑞典爱立信等；上游标准制定方面，比如5G技术打破美国高通的垄断！

不过，摆脱半导体硅芯片的限制，并不是完成研发设计就够了，使用光刻机、蚀刻机等1000多种设备、光刻胶等核心基础加工材料、通过先进量产技术制造出来同样关键

华为旗下海思自研各类芯片，仅涉及到技术研发设计领域…

1987年成立的华为技术公司，4年后就建立了集成电路中心，并于2004年升级为海思半导体。移动平台高端处理器芯片方面，海思的研发设计技术能力媲美高通与苹果。

然而，同样和高通与苹果一样的是，在芯片制造、关键材料、配套设备、制程工艺等领域，华为竟然是个门外汉？不同之处在于，高通与苹果是美国企业没有遭到打压~

从研发设计到生产制造，全球芯片产业的现状，可能会颠覆你的想象！

01芯片的研发设计：ARM架构以及EDA软件

研发设计能力是华为技术强项，也算一只脚踏进了半导体领域！尽管芯片生产方面是个门外汉~ 可换个角度，没有华为等研发设计企业参与，芯片代工厂商也无从下手！

在移动平台SoC处理器设计方面，包括美国苹果、美国高通、华为技术等，都基于ARM开发的架构与指令集定制优化，这些芯片组内部集成CPU、GPU等ARM核心。

值得一提的是，总部位于英国剑桥的ARM公司，已经被孙正义的日本软银收购，据称中企更高出价也被排斥~更重要的是，美国军方已经拿到了ARM所有架构及指令集！

ARM在多国地区设立了多个研发团队，但美国的开发团队显然是技术主力。一家被日本企业收购了的英国公司，主要的技术开发团队在美国，想象一下这里面的风险吧！

既然都是基于ARM授权的核心架构或底层指令集开发，为什么苹果A系芯片、高通骁龙、华为麒麟等性能不一样？而且，芯片发热量、功耗方面也都存在着明显的差异？

苹果独家iOS系统配独家A系芯片的软硬一体化优势不用多说，收购开发高性能移动平台芯片几十年的PA semi也不提，单是ARM首席架构师加入，不差钱的苹果会怕谁！

同时，苹果自研A系芯片这类AP处理器，内部没有集成信号基带芯片，也就是业内常说的“外挂”基带芯片！2020年度的iPhone 12 5G版，基本会外挂高通骁龙5G基带了~

那么，美国高通开发的骁龙处理器芯片，其GPU图形性能为什么这么强？

当年美国AMD公司收购ATI的时候，ATI开发多年的移动平台芯片架构，顺便出售给了高通，成就了高通骁龙芯片GPU方面的亮眼性能，虽然依旧被苹果A系芯片吊着打~

华为旗下海思开发麒麟平台芯片，据称拿到了ARMv8指令集永久授权，除了疯狂打磨自主优化ARM架构，还集成巴龙5G基带、自主研发NPU核心，这些优势其实不容易~

另外，华为高层余承东回应外媒质疑时曾提到，华为也研发了自主CPU与GPU核心！真到了极端恶劣局面无法保持与ARM合作，替代ARM架构核心恐怕是华为战略之一。

在业内著名的“摩尔定律”行业规则瓶颈下，中国台湾的台积电将制程工艺拉到了5nm量产、3nm试产、2nm预研，甚至放话1nm都能搞定的地步，怎么理解“nm”程度？

打个比方吧！

一座现代化城市缩小到指甲盖这么小，差不多就是硅芯片的纳米技术级别了。错综复杂的模块、纵横交错线路设计，集成到指甲盖这么小的地方，拿圆珠笔在纸上画吗？

当然不是了，那估计得画到猴年马月！要知道，现在移动平台处理器芯片的迭代，几乎是提前多年预研、然后每年发布新的升级版本，这就需要高效的电脑软件来协助。

也就是「电子设计自动化」EDA软件！

至于是使用了微软Windows、还是使用苹果macOS系统没什么悬念~ 借助EDA软件研发设计新一代芯片，不但可以节省大量时间、研发成本投入，还能减少重复性验证。

据了解，研发一款5nm制程工艺的芯片，如果使用先进EDA软件设计，研发成本大约4000万美元；如果不使用先进EDA辅助，则需要花费77亿美元，成本相差近200倍！

当前垄断全球市场近85%份额的前三名：Synopsys，Cadence、Mentor，没错！全都是美国的企业，包括华为技术等使用的EDA软件，也是美国企业开发的授权版本~

这也是全球芯片研发制造领域的共识，说白了就是没办法的事情~因为台积电等先进芯片产线，也使用这些美国企业的EDA软件，研发设计企业需要配套EDA才能对接！

这些付费版EDA设计软件会经常更新，全新配套PDK库数据更新是非常重要的，包括芯片涉及到的与非门、或非门、锁存器、晶体管等，研发企业与代工厂商同步更新。

在主流芯片的研发设计过程中，研发人员直接导入EDA软件内置的成熟逻辑单元即可，不用重复设计所有单元，不需要反复的技术验证，提高新一代芯片的研发效率。

日积月累下来，美国EDA软件开发商“通吃”芯片研发企业与代工厂商，不断获得更多反馈数据，将美国EDA软件与整个芯片行业捆绑，也牢牢地掌握了对应的EDA标准。

其实，国内早在1986年开始研发、于1990年发布的熊猫EDA，一度打破了西方技术封锁！上述美国三大巨头则迅速在中国设立分部，并以低价与渠道优势展开了绞杀…

就像不付费使用“特别版”Windows、而感到沾沾自喜的某些人那样，国内自主开发的熊猫EDA陷入了漫长挣扎期，变成了华大九天EDA软件的前身，也算是保留了火种~

是的，国内也有华大九天等自主化EDA软件，甚至有望在美国方面限制情况下翻身。

目前国产EDA收入仅占全球收入0.6%，国产率也只有10%，国外产品占了90%！从这个角度来看，使用美国EDA软件设计ARM架构，仍然是移动平台芯片研发的主流。

那么，华为自研CPU架构与国产EDA软件，如何才能够实现全球市场的突围？

02芯片的流片量产：光刻机设备与基础材料

无论是完全使用ARM架构研发设计，还是像华为那样启用自研NPU架构，借助先进的EDA设计软件研发完成后，都要进行“烧Qian式”流片验证，测试芯片设计是否有效。

想象一下吧！一座标准的现代化城市内部，有多少房屋、河流、电线、管道，更何况还要将这些设计方案集成到指甲盖那么小的区域，并保证所有模块、线路正常运行…

完成研发芯片的模拟电路、数字电路版图设计规则检查、版图验证、寄生参数提取等工作后。通过相关混合信号验证平台，进行整个系统进行混合信号电路的仿真测试。

通过配套EDA软件仿真测试完成后，将几何数据标准(GDSII)格式的文件，送到制板厂制作掩膜板，制作好掩膜板开始进行流片验证，流片失败等于巨额研发投入打水漂~

目前，台积电依靠采购荷兰ASML先进EUV光刻机，ASML光刻机却包含美国开发的技术，包括关键零部件以及软件控制系统等，还有德国卡尔蔡司镜头等顶级技术组合。

说白了，荷兰ASML也只是先进技术与零部件整合商，奈何台积电芯片产线离不开荷兰ASML光刻机！

与此同时，碍于美国方面带头的阻挠，中芯国际采购的ASML光刻机，至今未到货~

自主研发光刻机等1000多套设备？

据悉，纯粹国产化技术与零部件的光刻机设备，仅达到90nm制程工艺级别；采购零部件组配的“去美化”光刻机设备，则到28nm制程工艺级别，确实满足大部分商用了。

但是，华为旗下海思研发的麒麟处理器、巴龙5G基带芯片、天罡5G基站芯片、鲲鹏PC处理器等，需要更先进的7nm甚至5nm制程工艺，这也是华为芯片面临最大危机！

诸如5G基站设备的芯片可以降低制程，虽然在功耗等方面有影响，但不至于被彻底卡死~ 高端智能手机的处理器与5G基带芯片等，对华为高端手机产品影响就比较大了。

日本方面断供韩国半导体基础材料之际，人们才发现高端半导体基础材料同样重要，包括光刻胶等一系列芯片加工所需材料，全球大部分市场基本上被日本企业掌控着。

就像国产光刻机设备与主流有代差那样，国产光刻胶等半导体基础材料也存在差异，没有先进光刻机等设备、没有高端光刻胶等基础材料，并不是芯片制造的唯一阻碍…

不仅是缺少来自各国地区顶级企业的先进技术零部件~毫不留情的说，即使荷兰ASML光刻机技术图纸公开了，国内产业链也很难制造出同样等级的设备，包括其他国家。

还算欣慰的是，尽管国产化光刻机设备存在不小代差，但国内领先5nm制程蚀刻机设备，已经通过台积电5nm制程芯片产线验证，也算得上进入主流产业链的一小步了~

毕竟，即使拿到了全球最先进的光刻机、得到最高端的光刻胶等基础材料，高端芯片制造也不是立刻就能翻身的… 比如给你一套食谱，锅碗瓢盆食材，你能挑战大厨吗？

看看 韩国三星、美国格芯、美国英特尔这些半导体巨头吧！这些美韩巨头企业既不差钱、也不缺光刻机等先进设备与高端基础材料，仍然被台积电量产技术甩出几条街~

一句话：不要低估了台积电掌握的芯片量产技术！这并不比芯片的研发设计容易，否则美国苹果也不会钟情于台积电，美国高通被韩国三星的芯片代工问题坑多少次了~

从芯片研发领域的ARM架构及EDA设计软件，到芯片制造所需的光刻机设备与光刻胶材料等，以及芯片制造代工厂商的量产技术，国内产业链需要赶超的差距还非常大！

华为技术研发能力这么强，为什么被芯片量产难住了？这些事实颠覆你的想象！

所以说，喊着让华为自己研发光刻机、去搞定光刻胶等基础材料，自己研发设计芯片自己生产制造的那些，搞清楚这不是华为自己的漏洞，而是整个半导体行业的问题~

某个“X米新国货、冉冉中国芯”之流，甚至连“门”都不知道在哪里~拿着从大唐电信旗下联芯科技买来的LC1860平台，雷君子竟喊出了“澎湃XX芯片完全自主研发”口号…

相关报道内容提到，国家半导体大基金进入了第二期，相对于第一期研发设计领域，接下来芯片生产制造领域，包括光刻机等近1000种设备、光刻胶等材料都开始攻关！

非常关键的一点是，先进技术的迭代离不开市场驱动：

中国是全球最大半导体产品消费市场，芯片采购量占全球总出口量54%，相当于美国+欧盟+日本集成电路半导体消费总和。

在2019年当中，国内市场芯片进口额超过两万亿元人民币…进口额排名第二位的石油都自愧不如。不过，一些高端半导体芯片产品进口后，很大部分又随着成品出口了。

值得一提的是，当前硅基材料电子芯片技术迭代放缓，“摩尔定律”面临瓶颈显然是一个机遇！可能成为下一代半导体材料的碳基技术，这条新赛道上中美处于同一起点！

就像华为高层余承东提到的，我们希望领先第三代半导体领域！美国方面的限制，可能让华为提前进入了下一代碳基材料芯片的新赛道，难以衡量的得失不该太纠结了。

要将国产芯片制造提升到行业领先水平，需要华为海思等高端芯片研发设计企业、配套且完善算法的国产化先进EDA软件、无限缩小制程代差光刻机等半导体设备、自主光刻胶等半导体基础材料共同突破！

产业发展靠行业解决，而不是哪家企业的问题。

芯片研发设计领先了，在高端芯片制造领域，华为竟然是个门外汉？事实上，全球芯片产业的现状，可能会颠覆你的想象！可除了坚持科技自主化，我们早已无路可退！

——对此，你有什么看法或观点？

作者：蔡发涛 | 百家号独家内容